이상 기체와 실제 기체의 분자 운동에는 어떤 차이점이 있나요?

Question

안녕하세요

이상 기체와 실제 기체는 분자 운동에 있어 몇 가지 중요한 차이점이 있다고 하는데요 이 둘의 운동에는 어떤 차이점이 있는 건가요?

Answer 1

안녕하세요. 김재현 전문가입니다.

이상기체방정식은 실제 분자들간의 움직임을 전부고려하지 않은 방정식입니다. 먼저 분자들의 부피는 고려하지 않지만 실제 분자들의 부피는 존재하죠 또한 분자들간의 상호작용도 거의 없다고하지만 실제로는 상호작용도 존재합니다. PV=NRT라는 단순한 식으로는 실제기체의 분자운동을 아주 정확하게 설명하진 못합니다

Answer 2

안녕하세요.

이상 기체는 그 행동을 설명하는 이상 기체 법칙에 따라 분자들이 서로에 대해 전혀 인력이나 척력을 미치지 않고 완전히 탄성적인 충돌만을 일으킨다고 가정합니다. 이상 기체 모델에서는 분자들이 점 입자로 취급되며, 이들 사이의 거리가 분자 자체의 크기에 비해 매우 크다고 가정하기 때문에 부피도 무시할 수 있습니다.
반면, 실제 기체의 분자들은 서로 인력과 척력을 미치며, 이는 온도와 압력에 따라 다양하게 나타납니다. 예를 들어, 온도가 낮거나 압력이 높을 때 실제 기체의 분자들은 더 가까이 다가가 서로에게 미치는 인력이 무시할 수 없게 됩니다. 이로인해 분자들은 이상 기체에서 예측된 것보다 덜 자유롭게 움직이며, 실제 기체는 이상 기체 법칙을 따르지 않는 경우가 많습니다. 또한 실제 기체 분자들의 충돌은 완전히 탄성적이지 않을 수 있으며, 분자들 사이의 인력으로 인해 에너지 손실이 발생할 수 있습니다.
따라서, 이상 기체와 실제 기체의 가장 큰 차이점은 분자 간 상호작용의 유무와 그 강도에 있습니다. 실제 기체는 분자 간의 복잡한 상호작용을 고려하여 좀 더 정확한 예측을 위해 반데르발스 방정식과 같은 수정된 기체 법칙을 사용하기도 합니다. 이는 이상 기체 법칙을 수정하여 실제 기체의 행동을 보다 정확히 설명할 수 있도록 돕습니다.